ANR 2016 - ALCATRAS - Ligands hybrides modulables en catalyse d'activation de liaisons stables C–H et C–O
Ce programme est dévolu à la catalyse homogène en chimie fine, promue par des espèces bi-fonctionelles originales reposant sur la plateforme organométallique robuste et stable à l'air que constitue le ferrocène.
Les fonctions choisies recoupent des acides et des bases selon Lewis et aussi selon Brönsted. Ces espèces peuvent servir de ligands pour les métaux de transition. Ainsi, la catalyse d'activation C-H d'hétéroaromatiques pour leur fonctionnalisation directe au palladium avec une sélectivité non-usuelle est un des objectifs visés. Dans le cadre du renouveau industriel ce type de catalyse est plus économique en atome et mène à des voies de synthèse convergentes plus propres et plus efficaces.
Le programme se base sur la prise de brevet en synthèse de ligand de l'un des partenaires (Dijon, 2015) décrivant la synthèse diastéréosélective d'espèces ferrocéniques bifonctionelles acido/basiques (ambiphiles) à la conformation contrôlée. L'application catalytique au palladium est basée sur un résultat récent, inattendu, du second partenaire (Rennes) pour lequel l'arylation C-H du benzothiazole s'est produite avec une sélectivité alternative aux résultats classiques.
Au-delà de l'application en catalyse au palladium, les voies de synthèses et les espèces bi-fonctionelles du ferrocène visées ici ont un très fort potentiel d'adaptation, déjà prouvé, pour fournir des composés possiblement actifs dans l'activation de CO2, de H2, et de liaisons C-H d'hétéroaromatiques.
Cette activation par des voies organocatalytiques a été très récemment rapportée (Science 2015) par un partenaire du consortium. Cette réactivité organocatalytique est complémentaire de celle du palladium.
Le consortium allie donc le savoir-faire transversal d'experts en « design » raisonné de ligands, en catalyse métallique au palladium, en chimie théorique (pour l'approche mécanistique et l'apport structure/réactivité), et en réactivité catalytique d'ambiphiles.
Ce consortium entre l'Université de Bourgogne Franche-Comté (UBFC) et l'Université de Rennes a un passé de collaboration continue très efficace et se voit renforcé par un partenaire de chimie théorique, mais aussi un partenaire international canadien (pas de support ANR demandé). L'approche stratégique de valorisation inclue la prise de brevets sur des espèces à fort potentiel de commercialisation et sur des procédés très innovants. Ce programme est partie prenante de l'IDEX I-SITE de Bourgogne Franche-Comté « Matériaux avancés » décerné en 2016.